JPH04501060A - A method for producing L-phenylacetyl carbinol (PAC), a microorganism for use in the method, and a method for preparing the microorganism - Google Patents
A method for producing L-phenylacetyl carbinol (PAC), a microorganism for use in the method, and a method for preparing the microorganismInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 L〜フェニルアセチルカルビノール その 法に るための びその を io′I るための 11坏と1量 本発明は、1−エフェドリン及びd−プソイドエフェドリンの製造において中間 体として有用であるフェニルアセチルカルビノール(PAC)の製造方法に関す る。本発明はまた、フェニルアセチルカルビノールの製造に使用するために特に 適合された微生物及びその微生物を供給するだめの方法にも関する。[Detailed description of the invention] L ~ Phenylacetyl carbinol In order to follow the law, io'I for 11 坏 and 1 amount The present invention provides an intermediate in the production of 1-ephedrine and d-pseudoephedrine. Regarding the production method of phenylacetyl carbinol (PAC), which is useful as a body. Ru. The invention is also particularly suitable for use in the production of phenylacetyl carbinol. It also relates to adapted microorganisms and methods of feeding the microorganisms.
プソイドエフェドリン及びエフェドリンは2種の主な医薬である。プソイドエフ ェドリンは鼻のうっ血除去薬として有用であり、そしてせき及びくしゃみ用カプ セル、算用薬物、重用スプレー、算用ドロップ及びアレルギー及び枯草熱用医薬 における成分として見出される。エフェドリンは局部的な算用うっ血除去薬、シ ョックの温和な形のための処置(CNS刺激剤)及び気管支拡張剤として有用で ある。Pseudoephedrine and ephedrine are two main types of medicine. pseudof Aedrin is useful as a nasal decongestant and is used as a cough and sneeze cap. Cells, anti-inflammatory drugs, heavy-duty sprays, anti-inflammatory drops, and medicines for allergies and hay fever It is found as a component in Ephedrine is a topical decongestant, Useful in the treatment of mild forms of shock (CNS stimulant) and as a bronchodilator be.
L−エフェドリンは、多くの植物種に見出される天然の生成物である。L−エフ ェドリンは、アルカリによる初期処理、続く有機溶媒による抽出により乾燥せし められた植物材料から得られる。d−プソイドエフェドリンもまた天然に見出さ れるが、それは、Welsh転位より1−エフェドリンから高収率で容品に得ら れる。L-ephedrine is a natural product found in many plant species. L-F The edrin is dried by an initial treatment with alkali followed by extraction with an organic solvent. Obtained from harvested plant material. d-pseudoephedrine is also found naturally However, it can be obtained in high yield from 1-ephedrine by Welsh rearrangement. It will be done.
L−フェニルアセチルカルビノール(PAC)は、1−エフェドリンの合成にお けるキー中間体である。Brewerの酵素によるL−(−)フェニルアセチル カルビノールへのベンズアルデヒドの転換は、Newberg and Hir sch、Bioche++、Z、、115:282〜310(1921)により 初めに記載されている。より詳しくは、ベンズアルデヒドは、次のようにして、 発酵性酵母によりL−(−)フェニルアセチルカルビノールに転換され得る二P ACを製造するためにベンズアルデヒドの酵母転m及び1−エフェドリンを製造 するためにPACの化学的転換の組合せは、アメリカ特許第1.956,950 号に記載される。PACは次のようにして光学的に純粋なし一エフェドリンにメ チルアミンによる化学的還元アミノ化により転換され得る:次に、1−エフェド リンは、次のようにして高収率でd−プソイドエフェドリンに転換され得る:高 収率及び高純度でL−(−)フェニルアセチルカルビノールを形成するために酵 母によるベンズアルデヒドの微生物学的転換は合成路の商業的操作のために重要 なものであることがこの反応スケムから明らかである。L-phenylacetyl carbinol (PAC) is used in the synthesis of 1-ephedrine. It is a key intermediate for L-(-)phenylacetyl by Brewer's enzyme The conversion of benzaldehyde to carbinol was described by Newberg and Hir. sch, Bioche++, Z., 115:282-310 (1921). listed at the beginning. More specifically, benzaldehyde can be prepared as follows: 2P that can be converted to L-(-)phenylacetylcarbinol by fermentative yeasts Yeast conversion of benzaldehyde to produce AC and 1-ephedrine A combination of chemical transformations of PAC to listed in the issue. PAC was dissolved in optically pure ephedrine as follows: Can be converted by chemical reductive amination with thylamine: then 1-ephedo Phosphorus can be converted to d-pseudoephedrine in high yield as follows: Fermentation to form L-(-)phenylacetylcarbinol with high yield and purity. Microbiological conversion of benzaldehyde by the mother is important for commercial manipulation of synthetic routes It is clear from this reaction scheme that this is the case.
酵母からのPACの製造のための従来の方法は、糖蜜、ビール麦芽汁、Mg5O a及び他の塩を5.5〜6.0のpoで含む培地への酵母の添加を包含する。初 めの短期間の撹拌及び通気の後、アセトアルデヒド及びベンズアルデヒドの混合 物を一部添加する。約7.5g/LのPACの最終濃度が、5〜10時間の連続 した撹拌及び通気で得られる。 brewer又はbakerの酵母により、ベ ンジルアルコールは常に共同生成物として観察される。ベンズアルデヒド基材の PACの報告された最高の収率は約73%である。残るベンズアルデヒドはアル コールに転換される。アセトアルデヒドはPAC製造のために必須ではないが、 しかしこの化合物の添加は、PACの最高収率を達成するために必要とされる。Traditional methods for the production of PAC from yeast include molasses, beer wort, Mg5O and other salts at a po of 5.5 to 6.0. first time Mixing of acetaldehyde and benzaldehyde after a short period of stirring and aeration Add some things. A final concentration of PAC of approximately 7.5 g/L was applied continuously for 5 to 10 hours. obtained by stirring and aeration. brewer or baker's yeast Dyl alcohol is always observed as a co-product. benzaldehyde-based The highest reported yield of PAC is about 73%. The remaining benzaldehyde is al Converted to call. Although acetaldehyde is not essential for PAC production, However, the addition of this compound is required to achieve the highest yield of PAC.
発酵性酵母によるPACの合成に関する文献のほとんどは収率の最適化を論じる 。高レベルの酵母が比較的低レベルのPACを得るために必要とされる一般的な 合意が存在する。Most of the literature on the synthesis of PACs by fermentative yeasts discusses yield optimization. . The general requirement for high levels of yeast to obtain relatively low levels of PAC There is an agreement.
入手できる文献は、PACへのベンズアルデヒドの現在の酵母転換法は不十分で あり、そして酵母生産性は低いことを示唆する。酵母は、PAC産生が基質及び 最終生成物への高められた暴露により低下するので、多量では使用され得ない。The available literature indicates that current yeast conversion methods of benzaldehyde to PAC are insufficient. Yes, suggesting that yeast productivity is low. In yeast, PAC production depends on substrates and It cannot be used in large amounts as it is degraded by increased exposure to the final product.
さらに、現在の酵母転換は発酵流体に低濃度のPACのみを供給する。これは、 多量の工程体積及び従って多量の抽出溶媒を必要として、そしてこれは労力及び 商業的操作における効用費用に対して逆に影響を及ぼす。Additionally, current yeast conversions provide only low concentrations of PAC in the fermentation fluid. this is, Requires large process volumes and therefore large amounts of extraction solvent, and this is labor and adversely affects utility costs in commercial operations.
さらに、ベンズアルデヒドからのPACの収率は、所望しない副生成物である、 ベンジルアルコールを形成するためにアルコールデヒドロゲナーゼによるベンズ アルデヒドの触媒還元の結果として低められる。試験されたPAC産生株のすべ ては、ベンジルアルコールを生成する。Furthermore, the yield of PAC from benzaldehyde is an undesired by-product, Benzyl by alcohol dehydrogenase to form benzyl alcohol It is lowered as a result of catalytic reduction of aldehydes. All of the PAC-producing strains tested produces benzyl alcohol.
従って、ベンズアルデヒドの酵母転換によりPACを製造するための改良された 方法のための必要性が当業界において存在する。その方法は、これまでよりも発 酵流体にPACのより高い酵母生産性及びより高い最大濃度を付与する。さらに 、ベンジルアルコールへのベンズアルデヒドの触媒還元は最少にされるはずであ る。Therefore, an improved method for producing PAC by yeast transformation of benzaldehyde is proposed. A need exists in the art for a method. This method is more effective than ever before. Gives higher yeast productivity and higher maximum concentration of PAC to the fermentation fluid. moreover , the catalytic reduction of benzaldehyde to benzyl alcohol should be minimized. Ru.
1里■!n 本発明は、ベンズアルデヒドの酵母転換によるPACの生成のための改良された 方法を提供することによって当業界におけるこれらの必要性を満たすことが目的 である。本発明の方法は、現在の方法におけるよりも発酵流体にPACのより高 い酵母生産性及びより高い濃度の獲得を可能にする。1 ri■! n The present invention provides an improved method for the production of PAC by yeast transformation of benzaldehyde. It is our objective to meet these needs in the industry by providing a method. It is. The method of the present invention provides a higher concentration of PAC in the fermentation fluid than in current methods. Allows for lower yeast productivity and higher concentrations to be obtained.
より詳しくは、本発明はL−フェニルアセチルカルビノール(PAC)の生成方 法を提供し、ここで前記方法は、同化しうる炭素を含む水性発酵培地における微 生物の含浸培養を提供することを含んで成る。微生物は、発酵培地に少なくとも 約1.0g/Lの濃度でPACを形成するためにベンズアルデヒド及びピルベー トの存在下で嫌気性又は酸素制限条件下で培養される。その微生物は、サツカロ マイセス セレビシアエ(錘z畑μm匹腔cerevisiae)の親株の突然 変異体又は互Z乏f l立上ユ(Candida flareri)の親株の突 然変異体である。その突然変異体は、アルデヒド阻害により耐性であり、はとん どアセトアルデヒドを生成せず、そして同一の条件下で親株を用いての対応する 発酵よりも発酵培地にPACの高い濃度を提供する。PACは発酵培地から分離 され得る。More specifically, the present invention provides a method for producing L-phenylacetyl carbinol (PAC). A method is provided, wherein the method comprises microorganisms in an aqueous fermentation medium containing assimilable carbon. providing an impregnated culture of the organism. Microorganisms are present in the fermentation medium at least benzaldehyde and pyruva to form PAC at a concentration of approximately 1.0 g/L. cultured under anaerobic or oxygen-limited conditions in the presence of The microorganism is Satsukaro Sudden outbreak of parent stock of Myces cerevisiae Mutants or mutants of the parent strain of Candida flareri It is a natural mutant. The mutant is more resistant to aldehyde inhibition and The corresponding strain using the parent strain does not produce acetaldehyde and under the same conditions. Provides a higher concentration of PAC in the fermentation medium than in the fermentation. PAC is separated from fermentation medium can be done.
本発明はまた、突然変異の微生物を生成するための方法も提供する。その方法は 、水性培地においてベンズアルデヒド及びピルベートと共に培養される場合、測 定可能な量のL−フェニルアセチルカルビノール(PAC)を産生ずることがで きる微生物を供給することを含んで成り、ここで前記微生物は、サツカロマイセ ス セレビシアエ又はカンジダ −Z旦土」−の種から選択される。微生物は、 化学的変異原物質又は照射により化学的に突然変異誘発される。得られた突然変 異誘発された微生物は、アセトアルデヒドに対する耐性を有するコロニーを形成 するための条件下でアセトアルデヒドの存在下で培養される。酵母細胞はコロニ ーから単離され、そしてベンズアルデヒド及びピルベートと共に発酵におけるし 一フェニルアセチルカルビノールの生成のために試験される。高レベルのPAC を産生ずるコロニーからの細胞が大規模な発酵に使用され得る。The invention also provides methods for producing mutant microorganisms. The method is , when cultured with benzaldehyde and pyruvate in an aqueous medium. can produce measurable amounts of L-phenylacetyl carbinol (PAC). the method comprises supplying a microorganism that can kill the microorganism, wherein the microorganism is selected from species of Candida cerevisiae or Candida. Microorganisms are Chemically mutagenized by chemical mutagens or radiation. Obtained sudden change Metainduced microorganisms form colonies resistant to acetaldehyde cultured in the presence of acetaldehyde under conditions for Yeast cells are colonies It was isolated from Tested for the production of monophenylacetyl carbinol. High level PAC Cells from colonies that produce can be used in large-scale fermentations.
本発明は類似する方法を提供し、ここで突然変異誘発された生物は、エフェドリ ン又はPAC−ジオンに対して耐性を有するコロニーを形成するための条件下で それらのいづれかの物質の存在下で培養される。酵母細胞は前記のように単離さ れ、そして試験される。The present invention provides a similar method in which the mutagenized organism is under conditions to form colonies resistant to dione or PAC-dione. Cultivated in the presence of any of these substances. Yeast cells were isolated as described above. and tested.
最後に、本発明は、水性培地においてベンズアルデヒド及びピルベートと共に培 養される場合、高レベルのPACを産生ずることができる突然変異体微生物の生 物学的に純粋な培養物を供給する。培養物はここで、サツカロマイセス 旦ビシ アエP2180 1A−8pa及び左工之久 フラレリdgrとして同定される 。本発明は、前記条件下で高レベルのPACを産生ずることができるこれらの株 の突然変異体及び変異体を含む。Finally, the present invention provides a method for culturing with benzaldehyde and pyruvate in aqueous media. The growth of mutant microorganisms that can produce high levels of PAC when cultivated Provides physically pure cultures. Here, the culture is Identified as Ae P2180 1A-8pa and Sakonohisa Furareli dgr . The present invention utilizes these strains that are capable of producing high levels of PAC under the conditions described above. including mutants and variants of.
型皿■固皇星脱皿 本発明は次の図面により十分に理解されるであろう:第1図は、S、セレビシア エの親株及びそれらのいくつかの突然変異株を用いてのベンズアルデヒド/ピル ベート発酵における時間の関数としてのし一フェニルアセチルカルビノール(P AC)の濃度を示すグラフであり;第2図は、S、セレビシアエの親株及びそれ らのいくつかの突然変異株を用いてのベンズアルデヒド/ピルベート発酵ニおけ る時間の関数としてのアセトアルデヒド濃度を示すグラフであり; 第3図は、C。フラレリの株に関する時間の関数としてのPACの濃度を示すグ ラフであり; 第4図は、kヱ旦上悲の株を用いてのPAC発酵の速度及び程度に対するエフェ ドリンの効果を比較するグラフであり;そして 第5図は、ζユiと史の野生型株及び3種の突然変異株を用いてのPAC発酵の 速度及び量を比較するグラフである。Mold plate■Gouisei desu plate The invention will be better understood by the following drawings: Figure 1 shows S. cerevisiae. Benzaldehyde/pills using the parent strains of E. and some of their mutant strains. Phenylacetyl carbinol (P) as a function of time in fermentation Figure 2 is a graph showing the concentration of S. cerevisiae and its parent strain; Benzaldehyde/pyruvate fermentation oven using several mutant strains of et al. is a graph showing acetaldehyde concentration as a function of time; Figure 3 shows C. Glue showing the concentration of PAC as a function of time for strains of H. fraleri Rough; Figure 4 shows the effects on the rate and extent of PAC fermentation using the K. A graph comparing the effects of Drin; and Figure 5 shows PAC fermentation using the wild type strain and three mutant strains of ζ Yui and Fumi. 2 is a graph comparing speed and volume.
ましい旨 の發 本発明の方法は、微生物学的転換により高収率でL−フェニルアセチルカルビノ ール(PAC)を生成するために適合される。略語″PAC″は、L−(−)フ ェニルアセチルカルビノールとして同定されるフェニルアセチルカルビノールの 立体特異的形を言及するために使用される。名称L−(−)フェニルアセチルカ ルビノールは、名称1−フェニルアセチルカルビノールと交換可能的に使用され 、そして両名称はPAC’として略される。The story of a good news The method of the present invention provides high yields of L-phenylacetylcarbinocarbons by microbiological transformation. (PAC). The abbreviation "PAC" stands for L-(-) of phenylacetyl carbinol identified as phenylacetyl carbinol. Used to refer to stereospecific forms. Name L-(-)phenylacetylka Rubinol is used interchangeably with the name 1-phenylacetylcarbinol. , and both names are abbreviated as PAC'.
PACはベンズアルデヒド及びピルベートの転換により調製される。′ピルベー ト”は、成分として言及される場合、その従来の感覚で使用される。PAC is prepared by conversion of benzaldehyde and pyruvate. ′Pilvay "" is used in its conventional sense when referred to as an ingredient.
ベンズアルデヒド及びピルベートの転換は、微生物の突然変異株により本発明の 方法で行なわれる。本発明において使用される場合、用語“突然変異体”は、親 株とその子孫との間の遺伝子型に差異が存在する親機生物のすべての子孫を包含 することを意味する。その用語はまた、遺伝子型の差異を伴って又は伴わないで 親株から異なった表現型が存在する子孫を包含することも意味する。もちろん、 その用語はさらに、親株からの遺伝子型及び表現型の両者に差異を示す子孫を包 含する。The conversion of benzaldehyde and pyruvate is carried out according to the present invention by mutant strains of microorganisms. done in a method. As used in the present invention, the term "mutant" refers to the parent Includes all progeny of the parent organism in which genotypic differences exist between the strain and its progeny It means to do. The term also refers to It is also meant to include progeny that are phenotypically different from the parent strain. of course, The term further encompasses progeny that exhibit both genotypic and phenotypic differences from the parent line. Contains.
さらに詳しくは、本発明の方法は、ピルビン酸及びベンズアルデヒドを1−フェ ニルアセチルカルビノールに効果的にル酵母の種は、酵素ピルベートデカルボキ シラーゼを産生ずることができ、そして従って内因性ピルベートデカルボキシラ ーゼを含む。本発明に使用される場合、略語“PDC,、、”とは、酵素ピルベ ートデカルボキシラーゼを意味する。More specifically, the method of the present invention involves combining pyruvic acid and benzaldehyde with Yeast seeds effectively contain the enzyme pyruvate decarboxylate to nyl acetyl carbinol. can produce silase and therefore endogenous pyruvate decarboxylase. including As used in the present invention, the abbreviation “PDC,” refers to the enzyme pilve means todecarboxylase.
ピルベートデカルボキシラーゼはPACへのベンズアルデヒドの転換を触媒する 。この酵素はまた、ピルベートをアセトアルデヒドに転換することができる。ア セトアルデヒドの形成は、ベンズアルデヒドからのPACの収率の低下の明らか な原因である酵素を阻害すると思われる。本発明は、アルデヒド阻害に対して耐 性を有する突然変異株を供給する。これによれば、親株に比べて、発酵培地にお けるPACo)濃度により明らかなようにベンズアルデヒドの転換における突然 変異株の活性の阻害の低下が存在することを意味する。発酵培地におけるPAC の濃度は、同一の条件下で行なわれる2種の発酵が比較される場合、親株による 場合よりも突然変異株による場合により高い。本発明の好ましいM様において、 突然変異株は、親株よりもベンズアルデヒドからアセトアルデヒドを生成しない 。Pyruvate decarboxylase catalyzes the conversion of benzaldehyde to PAC . This enzyme can also convert pyruvate to acetaldehyde. a The formation of cetaldehyde is evident in the decreased yield of PAC from benzaldehyde. It is thought to inhibit the enzyme responsible for this. The present invention is resistant to aldehyde inhibition. We supply mutant strains with sexual characteristics. According to this, compared to the parent strain, the fermentation medium The abrupt change in benzaldehyde conversion as evidenced by the This means that there is reduced inhibition of the activity of the mutant strain. PAC in fermentation medium When two fermentations carried out under the same conditions are compared, the concentration of It is higher in case of mutant strain than in case of case. In the preferred Mr. M of the present invention, The mutant strain produces less acetaldehyde from benzaldehyde than the parent strain. .
突然変異は、土ヱp114≦ セレビシアエ又はカンジl フラレリの種から選 択された微生物に誘発される。得られる突然変異体は、アセトアルデヒド阻害に 対して耐性を有するコロニーを形成する条件下でアセトアルデヒドの存在下で培 養される。そのコロニーからの細胞が単離され、そしてベンズアルデヒド及びピ ルベートによる発酵におけるPACの収率について試験される。細胞はまた、ア セトアルデヒドの収率についても試験される。従って、PACを高レベルで生成 し、そして低レベルでアセトアルデヒドを生成するコロニーから酵母細胞を選択 し、そして親株に比べて改良された収率でPACを生成するためにこれらの微生 物を使用することが可能である。商業的な操業においてより高い収率でのPAC の生成は特に、生成の費用が減じられるであろうから、好都合である。Mutations were selected from species of S. cerevisiae or C. fraleri. induced by selected microorganisms. The resulting mutant is susceptible to acetaldehyde inhibition. Cultured in the presence of acetaldehyde under conditions that form colonies resistant to be nourished. Cells from that colony were isolated and treated with benzaldehyde and pinol. The yield of PAC in fermentation with rubate is tested. Cells also The yield of cetaldehyde is also tested. Therefore, a high level of PAC generation and select yeast cells from colonies that produce acetaldehyde at low levels. and these microorganisms to produce PAC with improved yield compared to the parent strain. It is possible to use objects. PAC at higher yields in commercial operations The production of is particularly advantageous since the cost of production will be reduced.
誘発された突然変異を有する酵母突然変異株を調製する方法が初めに記載される であろう。これは、高レベルのPAC生成のために突然変異体を培養し、そして 選択するための条件の説明を伴う。PACへのベンズアルデヒドの転換において 突然変異体を用いるための条件の説明は次に提供される。A method for preparing yeast mutant strains with induced mutations is first described. Will. This was done by culturing the mutant for high levels of PAC production and Accompanied by an explanation of the conditions for selection. In the conversion of benzaldehyde to PAC A description of the conditions for using the mutants is provided next.
1、 憬 れた″′然・ る′ の富 ′1野生型の酵母を、化学的突然変異誘 発物質、たとえばメチルニトロソグアニジン、亜硝酸又はエチルメタンスルホネ ートにより突然誘発することができる。好ましい化学的突然変異誘発物質はN− メチル−N′−二トローN−ニトロソグアニジン(NTG)である。野生型の酵 母はまた、紫外線又は電離線、たとえばガンマ線による照射により突然変異誘発 され得る。1. Wild-type yeast was chemically mutagenized. emitting substances such as methylnitrosoguanidine, nitrous acid or ethylmethanesulfone It can be triggered suddenly by triggering. A preferred chemical mutagen is N- Methyl-N'-nitro N-nitrosoguanidine (NTG). wild type yeast The mother can also be mutagenized by irradiation with ultraviolet light or ionizing radiation, e.g. gamma rays. can be done.
2、″′炊・の アセトアルデヒド、ピルビン酸アルデヒド、プロピオンアルデヒド、ホルムアル デヒド、フルフラール、グリオキサール及びα−ケト酪酸に対して耐性である突 然変異株を調製することができる。より詳しくは、活性PAC産生突然変異株が 次のようにして得られる。2. Acetaldehyde, pyruvate aldehyde, propionaldehyde, formal A compound that is resistant to dehydes, furfural, glyoxal and alpha-ketobutyric acid. Natural mutant strains can be prepared. More specifically, the active PAC-producing mutant strain It can be obtained as follows.
上記のようにして調製された、誘発された突然変異を有する微生物を用いて、ア セトアルデヒドに対して耐性の突然変異体を、少量のアセトアルデヒドを含むジ ャー中に突然変異株を広げられたプレートを置くことによって培養することがで きる。アセトアルデヒドは揮発性であるので、ジャーが密封される場合、その大 気はアセトアルデヒドにより飽和される。耐性突然変異体がこれらの条件下で増 殖し、そしてコロニーを形成する(親株はそうではない)ことを確保するために 、アセトアルデヒドを約3504〜約1000p!の量で使用すべきである。た とえば約3504のアセトアルデヒドが3.75Lのジャーに添加され得る。Using the microorganisms containing the induced mutations prepared as described above, Mutants resistant to acetaldehyde are The mutant strain can be cultured by placing the spread plate in a container. Wear. Acetaldehyde is volatile, so if the jar is sealed, its large Air is saturated with acetaldehyde. Resistant mutants proliferate under these conditions. to ensure that it will reproduce and colonize (the parent plant does not) , acetaldehyde from about 3504 to about 1000p! should be used in amounts of Ta For example, about 3,504 grams of acetaldehyde can be added to a 3.75 L jar.
この方法を用いて、突然変異がS、セレビシアエP −2180−IA〔野生型 (WT)半数体株〕にN−メチル−N′−二トローN−二トロソグアニジンによ り誘発された。多くの突然変異体がピルビン酸アルデヒドに対して耐性のために 選択された。Using this method, mutations in S, S. cerevisiae P-2180-IA [wild type (WT) haploid strain] with N-methyl-N'-nitro N-nitrosoguanidine. was induced. Because many mutants are resistant to pyruvate aldehyde chosen.
突然変異体は下記第1表に同定される。Mutants are identified in Table 1 below.
P−2180−IAの処理により得られ、そして耐アセトアルデヒド について された″然・ 豊 他の阻害剤に対して耐性な株を類似する方法を用いて培養することができる。た とえば、株は、類似する方法を用いて、2.3−ジヒドロキシベンズアルデヒド 、2.4−ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,5−ジヒドロキシベンズアルデ ヒド、3.4−ジヒドロキシベンズアルデヒド、フルフラール(2−ホルムアル デヒド)、グリオキサール、ホルムアルデヒド及びプロピオンアルデヒドの存在 下で培養され得る。Obtained by treatment of P-2180-IA and regarding acetaldehyde resistance ``Suddenly'' Yutaka Strains resistant to other inhibitors can be cultivated using similar methods. Ta For example, the strain can be prepared using similar methods to produce 2,3-dihydroxybenzaldehyde. , 2,4-dihydroxybenzaldehyde, 2,5-dihydroxybenzalde Hyde, 3,4-dihydroxybenzaldehyde, furfural (2-formal presence of glyoxal, formaldehyde and propionaldehyde can be cultured under
使用されるアルデヒドが揮発性でない場合、アルデヒドが好ましくは、密封され たジャーに添加されるよりもむしろ培地中に導入される。If the aldehyde used is not volatile, it is preferably sealed. into the culture medium rather than being added to the jar.
3、PACの のためにアルデヒド 7然 の゛びスクリーニング PACを産生ずることにおける突然変異酵母株のそれぞれの有効性をアッセイす るために、バッチ発酵を次の通りに行なうことができる。固定された又は自由で ある既知量の細胞を、必要な基質を含む緩衝溶液に添加する。特に、バ・ンチ態 様でのPACの産生のために適切な標準反応混合物は実質的に次の成分から成る : クエン酸カリウム緩衝液、pH6,0100mM塩化マグネシウム(MgCl□ ) 1mMポリエチレングリコール−1O00(PEG−1000) 20%ピ ルビン酸ナトリウム 110mM ベンズアルデヒド(工業銘柄) 110n+M次に、細胞を含む標準反応混合物 を室温で数時間振盪する。3. Screening for aldehydes for PAC Assaying the effectiveness of each of the mutant yeast strains in producing PAC To achieve this, batch fermentation can be carried out as follows. fixed or free A known amount of cells is added to a buffer solution containing the required substrate. In particular, A suitable standard reaction mixture for the production of PAC in a reaction mixture consists essentially of the following components: : Potassium citrate buffer, pH 6,0100mM magnesium chloride (MgCl□ ) 1mM Polyethylene Glycol-1O00 (PEG-1000) 20% Pi Sodium rubate 110mM Benzaldehyde (technical grade) 110n+M Next, standard reaction mixture containing cells Shake at room temperature for several hours.
細胞サンプルを種々の間隔で取り、そして遠心分離する。得られた上清液をPA Cの存在について定量分析する。PACアッセイは、Eggleton星e 、 Biochem、J、37:526〜529(1943)から改良された。特 に、Eggleton広煮の方法は、525n−での吸光度によるジアセチル化 合物の定量のためである。PAC読みは525nwでの吸光種のいづれかの寄与 により修正される。Cell samples are taken at various intervals and centrifuged. The obtained supernatant liquid was PA Quantitative analysis of the presence of C. The PAC assay uses Eggleton star e, Modified from Biochem, J, 37:526-529 (1943). Special In addition, Eggleton's method of boiling diacetylation by absorbance at 525n- This is for quantifying the compound. The PAC reading is the contribution of any of the absorbing species at 525 nw. amended by.
第1表に同定される株のそれぞれを、上記のような条件下でベンズアルデヒド及 びピルベートと共に発酵した後、培養培地におけるPACの濃度により明らかに されるようにPACを産生ずるその能力について試験した。5時間後、発酵培地 におけるPAC(mM)の濃度が個々の微生物について第2表にS、セレビシア エP−2180−IA及び第2表に報告される結果は、突然変異株S、セレビシ アエP−2180−14−8□は、野生型(−丁)株P−2180−IAよりも 言及された条件下でPACの産生において実質的により効果的であることを示す 。この突然変異体の改良された性能は、アルデヒドによるPDC,、、の阻害の 低下の結果であると思われる。Each of the strains identified in Table 1 was treated with benzaldehyde and After fermentation with pyruvate and pyruvate, the concentration of PAC in the culture medium revealed that It was tested for its ability to produce PAC as described above. After 5 hours, fermentation medium Table 2 shows the concentrations of PAC (mM) for individual microorganisms. The results reported in EP-2180-IA and Table 2 are based on the mutant strain S, S. cerevisiae. Ae P-2180-14-8□ than the wild type (-D) strain P-2180-IA. Showing to be substantially more effective in producing PAC under the mentioned conditions . The improved performance of this mutant is due to the inhibition of PDC by aldehydes. This seems to be the result of a decline in
親株S、セレビシアエP−2180−IA及びいくつかのその突然変異体を用い てのベンズアルデヒド/ピルベート発酵を行ない、そしてその発酵培地を、発酵 時間の3時間及び5時間後、個々の場合においてサンプル採取した。Using the parent strain S, S. cerevisiae P-2180-IA and several of its mutants. A benzaldehyde/pyruvate fermentation was carried out, and the fermentation medium was Samples were taken in individual cases after 3 and 5 hours of time.
第1図に関しては、すべての株は、PACの形成の速度が初期にひじょうに早い 限り、類似する発酵運動学パターンを示した。続いて、PAC形成の遅い速度が 存在し、そして最終的に、発酵培地におけるPACの不安定性によりPAC濃度 のわずかな低下が存在した。突然変異株P −2180−IA −8,。Regarding Figure 1, all strains have a very rapid rate of PAC formation initially. As far as possible, they showed similar fermentation kinetic patterns. Subsequently, the slow rate of PAC formation and ultimately, the instability of PAC in the fermentation medium reduces the PAC concentration. There was a slight decrease in Mutant strain P-2180-IA-8.
は、測定が行なわれるそれぞれの発酵時間でPACの最高の収率を与えることが 第1図から明らかである。この突然変異体は、PACの収率においてその親株P −2180−IAよりも実質的に卓越する。突然変異株P −2180−LA− 23p、及びP−2180−16□はまた、PACの収率において親株P−21 80−LAよりも卓越した。is capable of giving the highest yield of PAC at each fermentation time for which measurements are carried out. This is clear from Figure 1. This mutant has a higher yield of PAC than its parent strain P Substantially superior to -2180-IA. Mutant strain P-2180-LA- 23p, and P-2180-16□ also outperformed the parent strain P-21 in yield of PAC. Superior to 80-LA.
さらに、突然変異体S、セレビシアエP −2180−IA−8P、は、ベンズ アルデヒド/ピルベート発酵においてその親株よりも有意に低いアセトアルデヒ ドを生成する。特に、第2図は、発酵培地におけるアセトアルデヒドの濃度(m M)を示す。アセトアルデヒドの濃度は、培地がサンプル採取される個々の反応 時間で突然変異体P−2180−IA−8□についてよりも親株P −2180 −IAについてか高かった。アセトアルデヒド濃度の低下は、突然変異株P − 2180−IA −8,、によるPAC産生の観察される上昇における原因因子 である。突然変異体S、(−レビシアエP −2180−IA −25,、はま た、第2図から明らかなように親株よりも一層低いアセトアルデヒドを産生した 。Furthermore, mutant S, P. cerevisiae P-2180-IA-8P, Significantly lower acetaldehyde than its parent strain in aldehyde/pyruvate fermentation generate a code. In particular, Figure 2 shows the concentration of acetaldehyde (m M) is shown. The concentration of acetaldehyde depends on the individual reaction in which the medium is sampled. For the mutant P-2180-IA-8□ in time than for the parent strain P-2180 -It was high for IA. A decrease in acetaldehyde concentration was observed in mutant strain P- Causative factors in the observed increase in PAC production by 2180-IA-8, It is. Mutant S, (-Levisiae P-2180-IA-25,, Hama In addition, as is clear from Figure 2, it produced even lower acetaldehyde than the parent strain. .
突然変異株P −2180−IA −L、は、それとその親株とを区別するもう 1つの特徴を有する。ピルベートはS、セレビシア舌についての増殖のために良 好でない基質であることは良く知られている。突然変異体は、親株よりも炭素源 としてのピルベートにより良好に増殖する。突然変異体P−2180−IA−8 □はピルベート上で良く増殖し、そして親株は、アセトアルデヒドへのピルベー トの転換が増殖阻害を担当することを示唆しない。突然変異体は、それがそのア ルデヒド耐性について選択されるので、アセトアルデヒドの阻害効果を明らかに のがれる。The mutant strain P-2180-IA-L has no distinguishing properties from its parent strain. It has one characteristic. Pyruvate is good for the growth of S. cerevisiae tongue. It is well known that it is an unfavorable substrate. The mutant uses more carbon sources than the parent strain. Propagates well with pyruvate as a. Mutant P-2180-IA-8 □ grows well on pyruvate, and the parent strain grows well on pyruvate. This does not suggest that the conversion of the cells is responsible for growth inhibition. The mutant is that it Selected for aldehyde resistance, revealing the inhibitory effect of acetaldehyde I can escape.
細胞代謝に対する2、3−ジヒドロキシベンズアルデヒドの阻害効果への耐性を 示すために、S、セレビシ7盃P−2180−IA及び突然変異体P−2180 −IA−8,、を、培養血中の増殖培地上にそれぞれ置いた。その培養物を等量 のアルデヒドにより含浸した。得られる細胞コロニーを試験し、そして突然変異 体は親株よりも一層小さな阻害領域(透明な領域)を示すことが見出された。こ れは、S、セレビシアエP−2180−IA−8□がその親株よりもこのアルデ ヒドの阻害効果に対してより耐性であることを示した。ホルムアルデヒド、グリ オキサール及び2−フルアルデヒド阻害に対する突然変異体P−2180−IA −8□の耐性についても類似する結果が得られた。Tolerance to the inhibitory effects of 2,3-dihydroxybenzaldehyde on cellular metabolism To illustrate, S. cerevisiae P-2180-IA and mutant P-2180 -IA-8,, respectively, were placed on the growth medium in culture blood. equal volume of the culture impregnated with aldehyde. Test the resulting cell colonies and mutagenize them The plant was found to exhibit a smaller area of inhibition (clear area) than the parent strain. child This indicates that S. cerevisiae P-2180-IA-8□ is more sensitive to this aldeline than its parent strain. It was shown to be more resistant to the inhibitory effects of Hyd. formaldehyde, glycerin Mutant P-2180-IA for oxal and 2-furaldehyde inhibition Similar results were obtained for the -8□ resistance.
株P−2180−IA−8□の他に、ホルムアルデヒド、2,3−ジヒドロキシ ベンズアルデヒド及びフルフラールに対する耐性のS、セレビシアエの突然変異 株が得られた。PAC産生では、親株P−2180−LAよりも良好なものはな かった。In addition to strain P-2180-IA-8□, formaldehyde, 2,3-dihydroxy Mutations in S. cerevisiae for resistance to benzaldehyde and furfural Stock was obtained. Nothing is better at PAC production than the parent strain P-2180-LA. won.
アセトアルデヒドに対して耐性のC,フラレリc1grの突然変異体もまた上記 のようにして調製された。ピルビン酸及びベンズアルデヒドからPACを形成す ることで、これらのいづれも親株より卓越していなかった。A mutant of C. fulareri c1gr that is resistant to acetaldehyde is also described above. It was prepared as follows. Forming PAC from pyruvate and benzaldehyde As a result, none of these were superior to the parent strain.
アルデヒドに対して耐性の突然変異体を選択する他に、他の2種のアプローチは 、細胞におけるピルベートデカルボキシラーゼの量を高め又は酵素の特徴を変え るために使用された。培養及び選択方法は、アルデヒド耐性のために使用された 方法と同じであるが、但し、寒天プレートがジャーの代わりに使用された。Besides selecting mutants resistant to aldehydes, two other approaches , increase the amount of pyruvate decarboxylase in cells or change the characteristics of the enzyme. It was used to Culture and selection methods used for aldehyde tolerance Same method as above except agar plates were used instead of jars.
初めのアプローチは、ピルベート及びベンズアルデヒド反応の生成物の類似体に 対して耐性の突然変異体を選択することであった。エフェドリンに対して耐性の 突然変異体が選択すした。二、九扛匹dgr (ζヱ旦上工のデオキシグルコー ス耐性誘導体)のエフェドリン耐性株を選択するように企画された実験から、突 然変異体C,フラレリdgr E 、 D及びGを得た。個々の株は、上記方法 を用いてPAC産生についてアッセイされた。第3図は、野生型株(WT)及び 2種の突然変異体により得られるPACの濃度(mM)を示す。突然変異体ζ− 2シしkJ〜dgr H(DGRE)は、PAC産生においてWT株よりも実質 的に卓越していることが見出された。発酵培地におけるPACの最終濃度及びP AC形成の速度の両者は、突然変異体DGR−Hに関して卓越していた。他方、 突然変異体ζl立上ユdgr F(DGRF)は、WT株よりも低い好ましい結 果を与えた。第3図における結果は、適切な突然変異株を選択に注意の必要性を 示す。The first approach was to use analogs of the products of the pyruvate and benzaldehyde reactions. The aim was to select mutants resistant to resistant to ephedrine Mutants were selected. 2. Nine dgr Experiments designed to select ephedrine-resistant strains of Natural mutants C, Frareli dgr E, D and G were obtained. For individual strains, use the method above was assayed for PAC production using Figure 3 shows wild type strain (WT) and The concentrations of PAC (mM) obtained with the two mutants are shown. Mutant ζ− 2 shi kJ ~ dgr H (DGRE) is substantially more effective than the WT strain in PAC production. It was found to be outstanding. Final concentration of PAC and P in the fermentation medium Both rates of AC formation were outstanding for mutant DGR-H. On the other hand, The mutant ζl-starter dgrF (DGRF) has a lower favorable outcome than the WT strain. gave fruit. The results in Figure 3 highlight the need for caution in selecting appropriate mutant strains. show.
突然変異体DGR−Eが、発酵培地におけるエフェドリンがPAC産生に影響を 及ぼすかいづれかを決定するためにさらに試験された。PAC産生の速度及び程 度は、突然変異体DGR−εがWT株と比較される場合、卓越していることが見 出された。その結果は第4図に示される。発酵培地におけるエフェドリン(+ eph)の存在は、突然変異体DGR−E及びWT株の両者によるPAC形成を 阻害するが、しかし突然変異株は親株よりも低い効果を与えた。第4図における 結果はまた、第3図における結果を確証し、すなわち突然変異体DGR−Eは、 発酵培地におけるエフェドリンの不在下で(−eph)、PAC産生においてW T株よりも卓越する。Mutant DGR-E shows that ephedrine in the fermentation medium does not affect PAC production. Further tests were conducted to determine if any effects were present. Rate and extent of PAC production degree is found to be superior when the mutant DGR-ε is compared with the WT strain. Served. The results are shown in FIG. Ephedrine (+) in fermentation medium eph) inhibits PAC formation by both the mutant DGR-E and the WT strain. However, the mutant strain gave less effect than the parent strain. In Figure 4 The results also confirm the results in Figure 3, i.e. mutant DGR-E In the absence of ephedrine in the fermentation medium (-eph), W in PAC production Superior to T stock.
第5図は、2種の他の単離体、すなわちdgr D及びdgr Gは、エフェド リンの不在下で親株よりも有意に卓越することを示す。FIG. 5 shows that two other isolates, dgr D and dgr G, are shows significantly superiority over the parent strain in the absence of phosphorus.
エフェドリンに対して耐性のS、セレビシアエの突然変異体は、卓越したPAC 産生体を付与しなかった。S. cerevisiae mutants resistant to ephedrine have outstanding PAC No producers were given.
第2のアプローチは、PAC−ジオン、すなわちもう1つのPAC類似体に対す る耐性のためのラシシΣに」−dirの突然変異体を選択することであった。P AC−ジオンは、下記一般式を存する: PAC−ジオン耐性単離体は、ジオンの存在下で親株よりもPACを産生ずるが 、ジオンの不在下では卓越していなかった。The second approach is to use PAC-diones, another PAC analogue. The aim was to select mutants of Σ-dir for resistance to Σ. P AC-dione has the following general formula: PAC-dione resistant isolates produce more PAC than the parent strain in the presence of dione, but , did not excel in Zeon's absence.
PAC−ジオンに対して耐性のS、セレビシアエの突然変異体をまた選択し、そ してこれらは、ピルベート及びベンズアルデヒドからのPACの合成で親株より も良好でなかった。We also selected mutants of S. cerevisiae that were resistant to PAC-diones; These were synthesized from the parent strain by synthesis of PAC from pyruvate and benzaldehyde. was also not good.
4、 ベンズアル−゛ヒト びピルベートの ・−によ圭且へ旦皮生 上記のようにして調製された突然変異株を用いて、水性発酵培地にPACを調製 することができる0本発明の方法は、従来のバイオリアクターにおいて実施され 得る0発酵は好ましくは撹拌タンク反応器において行なわれる。混合が、実質的 に均質の形で容器含有物を維持するために羽根車、撹拌器又は容器内の内容物を 維持するための他の適切な手段により供給され得る。4. Benzal-human and pyruvate... Prepare PAC in aqueous fermentation medium using the mutant strain prepared as above. The method of the invention can be carried out in a conventional bioreactor. The resulting zero fermentation is preferably carried out in a stirred tank reactor. Mixed but substantially impeller, agitator or other device to keep the container contents in a homogeneous form may be provided by other suitable means for maintenance.
本発明の方法は、突然変異株の含浸培養により及び実質的に酸素欠乏又は嫌気性 条件下で行なわれ得る。自由に移動する細胞又は固定された細胞が使用され得る 。The method of the invention is carried out by impregnation culture of mutant strains and substantially anoxic or anaerobic culture. It can be done under certain conditions. Freely moving cells or fixed cells can be used .
基質は、酵母細胞を増殖し、そして発酵器におけるバイオマス濃度を高めるため に発酵器に添加され得る。従来の有機発酵性炭素基質、たとえば炭水化物がこの 目的のために使用さ得る。グルコースは好ましい基質である。有機基質は、単独 で又は他の有機基質と一緒に使用され得る。Substrate to grow yeast cells and increase biomass concentration in the fermenter can be added to the fermenter at any time. Conventional organic fermentable carbon substrates, such as carbohydrates, Get used for the purpose. Glucose is a preferred substrate. Organic substrate alone It can be used with or with other organic substrates.
炭素基質は、水溶液で発酵器に供給され得る。発酵培地中の基質の濃度は培養条 件に依存するであろう。いづれにせよ、炭素基質は、細胞増殖及び細胞維持のた めに十分な量で使用される。約50g/L〜約100g/Lのグルコースを含む 水溶液1が・炭素源として適切であることが見出された。The carbon substrate can be fed to the fermentor in an aqueous solution. The concentration of substrate in the fermentation medium depends on the culture conditions. It will depend on the case. In any case, carbon substrates are useful for cell growth and cell maintenance. used in sufficient quantities for Contains about 50 g/L to about 100 g/L glucose It has been found that aqueous solution 1 is suitable as a carbon source.
接21/aのための酵母細胞は、反応容器、たとえば振盪フラスコ又は発酵器に おける、同化可能な炭素の源を含む栄養培地上で増殖せしめられ得る0種々の培 養培地が使用され得る。Yeast cells for fermentation 21/a are placed in a reaction vessel, such as a shake flask or a fermenter. 0 different cultures that can be grown on nutrient media containing a source of assimilable carbon A nutrient medium may be used.
発酵に使用するために適切であることが見出された複合培地が下記第3表に記載 される。Complex media found to be suitable for use in fermentation are listed in Table 3 below. be done.
グルコース 100 g/L 酵母抽出物 6 g/L (NH*)zsOa 4 g / L MgSO,・IHto 0.6g / LKHzPOa 1 g / L 細胞増殖は30″C及び5.5のp)lで典型的に行なわれる。反応容器におけ る増殖相の間のバイオマス濃度は、容器の内容物をサンプリングすることにより 、及びそのサンプルの光学密度(OD)を測定することによりモニターされ得る 。光学密度が、660n−での吸光度により測定される場合、約5〜約35であ る場合、細胞は酸素制限又は嫌気性又は両者にされるべきである。細胞は、グル コースが消耗される前に収穫されるべきである。細胞収穫は、4〜10°Cでの 遠心分離により行なわれ得る。Glucose 100g/L Yeast extract 6 g/L (NH*)zsOa 4 g/L MgSO,・IHto 0.6g/LKHzPOa 1g/L Cell growth is typically carried out at 30"C and 5.5 p)l in a reaction vessel. The biomass concentration during the growth phase can be determined by sampling the container contents. , and can be monitored by measuring the optical density (OD) of the sample. . The optical density is about 5 to about 35 as measured by absorbance at 660n. cells should be made oxygen-limited or anaerobic, or both. cells are group The course should be harvested before it is exhausted. Cell harvest was carried out at 4-10°C. This can be done by centrifugation.
突然変異微生物を特徴づける間、PAC産生における明確な程度の変動性が認め られる。PAC形成の速度はその生成方法に使用される培養物の増殖相と相互関 係することが見出された。特に、PAC産生のために使用される細胞培養物にお ける溶解された酸素のレベルがPAC生産性の主な決定因子であることが見出さ れた。さらに、培養物が酸素以外のある栄養物の消耗により定常期に入る場合、 PAC合成は存意に制限されることが見出された。しかしながら、培養物の実際 の密度は、発酵反応に対して主要な挙動を有するようには思われない。増殖曲線 (初期、中期又は後期の対数増殖期〜定常期)にそっての培養物のサンプリング は、細胞がPAC反応に使用される前、ある期間、嫌気性増殖されるかぎり、類 似する結果をもたらす。たとえば、これは、グルコース(50g / L )を 含む複合培地上での発酵器中で微生物を増殖せしめることによって達成され得る 。バイオマスが約30の光学密度に達する場合、好気性反応が止められ、そして 培地は酸素の消耗を可能にされる。その細胞は、グルコースを消耗しないで6〜 16時間、嫌気性的に増殖せしめられる。収穫するためには、培養物を氷に含浸 された冷却コイルを通してポンプで送り、そして細胞を遠心分離により除去する ことができる。While characterizing mutant microorganisms, a distinct degree of variability in PAC production was observed. It will be done. The rate of PAC formation is correlated with the growth phase of the culture used in its generation method. It was found that this is related. In particular, in cell cultures used for PAC production. It was found that the level of dissolved oxygen in the It was. Furthermore, if the culture enters stationary phase due to depletion of some nutrients other than oxygen, PAC synthesis was found to be severely limited. However, the actual culture The density of does not seem to have a major behavior on the fermentation reaction. growth curve Sampling of cultures along (early, middle or late logarithmic growth phase to stationary phase) is similar, as long as the cells are grown anaerobically for a period of time before being used in the PAC reaction. yield similar results. For example, this is glucose (50g/L) This can be achieved by growing microorganisms in fermenters on complex media containing . When the biomass reaches an optical density of about 30, the aerobic reaction is stopped and The medium is allowed to be depleted of oxygen. The cells do not consume glucose and 6~ Grow anaerobically for 16 hours. To harvest, soak the culture in ice. pump through a cooled cooling coil and remove the cells by centrifugation. be able to.
本発明の実施に使用されるベンズアルデヒドは一般的に、市販物質の技術的又は 医薬的品種である。ピルベートは通常、ピルビン酸又はその非毒性水溶性塩の技 術的又は医薬的品種に由来する。非毒性アルカリ金属塩、たとえばピルビン酸ナ トリウムが好ましい。The benzaldehyde used in the practice of this invention is generally commercially available from the technical or It is a medicinal variety. Pyruvate is usually made from pyruvate or its non-toxic water-soluble salts. derived from technical or medicinal varieties. Non-toxic alkali metal salts, such as sodium pyruvate Thorium is preferred.
ピルベート及びベンズアルデヒドは、反応培地がバイオマスを通して均等な分散 を確保するために十分に撹拌される場合、その反応に個々に添加され得る。本発 明の好ましい態様において、ピルベート及びベンズアルデヒドは水性培地に一緒 に混合され、そしてその得られる組成物は反応に添加される。Pyruvate and benzaldehyde should be dispersed evenly through the biomass in the reaction medium. may be added individually to the reaction if sufficiently stirred to ensure . Main departure In a preferred embodiment, pyruvate and benzaldehyde are combined in an aqueous medium. and the resulting composition is added to the reaction.
発酵反応の開始で、発酵培地中のベンズアルデヒドの濃度は一般的に約5 g / L〜約20g/L、好ましくは約12g/L〜約15g/Lである。同様に 、発酵培地中のピルベートの濃度は、発酵の開始で、約l:1〜約20g/L、 好ましくは約12g/L〜約15g/Lである。At the start of the fermentation reaction, the concentration of benzaldehyde in the fermentation medium is generally about 5 g. /L to about 20 g/L, preferably about 12 g/L to about 15 g/L. similarly , the concentration of pyruvate in the fermentation medium is about 1:1 to about 20 g/L at the start of fermentation, Preferably it is about 12 g/L to about 15 g/L.
発酵の開始での発酵培地中のベンズアルデヒド:ピルベートの重量比は、一般的 に約0.5:1〜約2:1、好ましくは約l:1〜約1.2:1であろう。The benzaldehyde:pyruvate weight ratio in the fermentation medium at the start of fermentation is typically from about 0.5:1 to about 2:1, preferably from about 1:1 to about 1.2:1.
栄養培地中の化学物質成分の業主及び個々の成分の量は、細胞マス生成のために 元素必要条件を満たすために十分であるべきであり、そしてPAC生成の間、合 成及び維持のために適切なエネルギーを供給すべきである。The chemical components in the nutrient medium and the amounts of individual components are important for cell mass production. should be sufficient to meet the elemental requirements, and during PAC generation, the synthesis Adequate energy should be provided for growth and maintenance.
発酵工程は、中ぐらいの温度範囲にわたって行なわれる。The fermentation process is carried out over a moderate temperature range.
発酵温度は一般的に約15゛C〜約30°C1好ましくは約り0℃〜約22°C である。最適発酵温度は、使用される微生物に依存し、そして最適温度は最少の 実験により決定され得る。The fermentation temperature is generally about 15°C to about 30°C, preferably about 0°C to about 22°C. It is. The optimum fermentation temperature depends on the microorganism used, and the optimum temperature It can be determined by experiment.
本発明の工程はまた、培養培地において中ぐらいのpH値の範囲にわたって行な われ得る。そのpHは一般的に約5〜約8、好ましくは約6〜約6.5であろう 。培養培地中のpHは、発酵の間、低下し又は上昇することができる。非毒性p Hm整剤又は緩衝剤が必要に応じて発酵培地に添加され得る。The process of the invention can also be carried out over a range of medium pH values in the culture medium. I can. The pH will generally be about 5 to about 8, preferably about 6 to about 6.5. . The pH in the culture medium can decrease or increase during fermentation. non-toxic p Hm conditioners or buffers may be added to the fermentation medium as needed.
本発明の方法は、細胞の生存性及び代謝を確保するために十分な滅菌条件下で行 なわれる。これは、微生物の注意した選択、発酵のために使用される装置の滅菌 及び試薬の可能な滅菌を要する。The method of the invention is performed under sufficient sterile conditions to ensure cell viability and metabolism. be called. This requires careful selection of microorganisms, sterilization of equipment used for fermentation. and requires possible sterilization of reagents.
発酵器は広範囲のバイオマス濃度にわたって作動され、そして最適濃度は過度の 実験を伴わないで決定され得る。前で記載したようム、=、バイオマス濃度は、 発酵反応に対して主要な挙動を有するように思われない。その値の実際の範囲は 一般的にその方法の経済性に依存するであろう。Fermentors are operated over a wide range of biomass concentrations, and the optimum concentration is can be determined without experimentation. As mentioned above, the biomass concentration is It does not appear to have a major behavior towards fermentation reactions. The actual range of that value is It will generally depend on the economics of the method.
発酵培地中のPACの濃度は、生成物の回収の費用を減じるために最大にされる べきである。本発明の方法は、発酵培地において少なくとも約1g/LのPAC 濃度で、及び好ましくは少なくとも約10g/LのPACI度で、及び特に約1 5゛C〜約15g/Lの濃度で行なわれ得る。The concentration of PAC in the fermentation medium is maximized to reduce the cost of product recovery. Should. The method of the invention provides for at least about 1 g/L PAC in the fermentation medium. at a concentration, and preferably at a PACI degree of at least about 10 g/L, and especially about 1 Concentrations from 5°C to about 15 g/L can be carried out.
本発明の方法は、バッチ(回分)又は連続基調で行なわれ得る。連続発酵による PACの生成のためには、微生物がカラムに置かれ、そして標準反応混合物がそ のカラム上に送られる。酵素PDC□、のための補因子であるチアミンピロホス フェート(TPP)が、たとえば0.1 wMの濃度で標準反応混合物に含まれ 得る。カラム流出液の両分を集め、そしてPACの存在について定量サンプリン グする。The process of the invention can be carried out on a batch or continuous basis. By continuous fermentation For the production of PAC, microorganisms are placed in a column and a standard reaction mixture is added to it. column. Thiamine pyrophos, a cofactor for the enzyme PDC□ Phate (TPP) is included in the standard reaction mixture, for example at a concentration of 0.1 wM. obtain. Both aliquots of column effluent were collected and quantitatively sampled for the presence of PAC. Google.
PACは、従来の技法を用いて発酵培地から回収され得る。PACs can be recovered from fermentation media using conventional techniques.
たとえば、バイオマスは、濾過、遠心分離又は沈降により発酵培地における液相 から回収され得る。その得られる液相はさらに、PAfJ液をa縮するために処 理され得る。PACは、溶媒抽出によりその溶液から除去され得る。For example, biomass is removed from the liquid phase in fermentation media by filtration, centrifugation or sedimentation. can be recovered from. The resulting liquid phase is further treated to a-condense the PAfJ liquid. can be managed. PAC can be removed from its solution by solvent extraction.
PACは、Neuberg、Biochem、Z、128:610(1922) の方法に従って精製され得る。その精製された生成物のGC/MSプロフィール は、150の分子量を有する親ピークを示す。反応の生成物はまた、正しい光学 的異性体、すなわちL−フェニルアセチルカルビノールであることが旋光針によ り測定される。メチルアミンとの反応によるエフェドリンへの転換が行なわれ、 そしてその結果は実証された。PAC Neuberg, Biochem, Z, 128:610 (1922) It can be purified according to the method of GC/MS profile of the purified product indicates the parent peak with a molecular weight of 150. The products of the reaction also have the correct optical The optical rotation needle shows that the isomer is L-phenylacetyl carbinol. measured. Conversion to ephedrine takes place by reaction with methylamine, And the results were proven.
本発明の突然変異株を用いてPACを生成するために使用され得る方法のより詳 しい説明は、Robert J、5eeiy、口ona1dL、Heefner 、 Robertν、Hagea+an、Michael J、Yarus及び 5ally八、5ullivanにより −(Attorney Docket No、5YNE−037)に出願され、そして°゛LL−フエニルアセチルカ ルビノールAC)の製造方法、その方法に使用するための固定された細胞マス及 びその細胞マスを調製するための方法パの標題を有するアメリカ特許第 −号に 包含される。この出願の全開示は、本明細書における引例に依存し、そして引例 により組込まれる。More details on the methods that can be used to generate PACs using the mutant strains of the invention. New explanation: Robert J, 5eeiy, mouthona1dL, Heefner , Robert ν, Hagea+an, Michael J., Yarus and 5ally 8, 5ullivan - (Attorney Docket No. 5YNE-037) and °゛LL-phenylacetyl carbon A method for producing Rubinol AC), a fixed cell mass for use in the method, and U.S. Pat. Included. The entire disclosure of this application is dependent on and includes the references herein. incorporated by.
要約すれば、本発明は、PACへのベンズアルデヒドの微生物学的転換のための 効果的な方法及びその方法に使用するための微生物を提供する。PACについて の微生物の生産性は高い。さらに、その転換の間、アセトアルデヒドの形成を滅 しながら、発酵流体に比較的畜濃度のPACを得るごとが可能である。In summary, the present invention provides a method for microbiological conversion of benzaldehyde to PAC. An effective method and microorganisms for use in the method are provided. About PAC The productivity of microorganisms is high. Furthermore, during its conversion, it eliminates the formation of acetaldehyde. However, it is possible to obtain relatively low concentrations of PAC in the fermentation fluid.
FIG、 / 時間(時) ト ヤ 特表千4−501060 (9) 時間(時) FIG、 4 時間(時) 国際調査報告 1 M”〒/n1ll#1句/nムムフ1FIG, / time (hour) to Ya Special Table Sen4-501060 (9) time (hour) FIG. 4 time (hour) international search report 1 M”〒/n1ll#1phrase/nmumufu1
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